Параметры состояния рабочего тела. Термодинамический процесс и законы термодинамики. Реальные газы. Влажный воздух. Физические свойства воды и водяного пара на линии насыщения, страница 13

Задача № 8.1

Трубопровод длиной l = 3 м имеет температуру стенки t_ст =(100+10·n) ^оС и  находится в условиях свободной конвекции, его диаметр:

а) d = 300 мм;                       б) d = 400 мм;                    в) d = 600 мм.

Определить во сколько раз потери тепла трубопровода больше в воде, чем на воздухе, температура среды t_ср = 30 ^оС.

Рекомендации: потери тепла находятся по зависимостям (8.1 и 8.2), коэффициент теплоотдачи находится из таблицы 8.1 как среднее значение.

Задача № 8.2

Критериальная зависимость по теплоотдаче имеет вид

а)                                  б)  

в)

Здесь ;             ;

;                .

Рассчитать зависимость коэффициента теплоотдачи от влияющих факторов.

Рекомендации: В заданные уравнения подставляется значения критериев (8.3 – 8.6). Полученное уравнение выражается относительно коэффициента теплоотдачи.

Задача № 8.3

Труба с диаметром d₁ = (10+2·n)  мм снаружи поперек обтекается водой со скоростью 2 м/с, а труба с диаметром d₂ = (30+3·n) мм обдувается воздухом. Определить при какой скорости воздуха явления обтекания будут подобны, если температуры сред:

а)  воды t_в = 20 ^оС, воздуха t_воз = 40 ^оС;

б) воды  t_в = 40 ^оС, воздуха t_воз = 20 ^оС;    

в) воды  t_в = 30 ^оС, воздуха t_воз = 50 ^оС.

Рекомендации: подобие явлений при вынужденном движении среды определяется по критерию Рейнольдса (8.3), физические свойства воды и воздуха находятся из таблиц 8.2 и 8.3. За определяющий размер принимаются диаметры труб.

Задача № 8.4

Труба с диаметром d₁ = (10+2·n)  мм нагревается в воде до температуры t_в=80 ^оС, а труба с диаметром d₂ = (30+3·n) мм нагревается в воздухе. Определить, при какой температуре стенки трубы d₂  явления нагрева труб будут подобны, если температуры сред:

а)  воды t_в = 50 ^оС, воздуха t_воз = 20 ^оС;

б) воды  t_в = 60 ^оС, воздуха t_воз = 40 ^оС;

в) воды  t_в = 70 ^оС, воздуха t_воз = 30 ^оС.

Рекомендации: подобие явлений при свободной конвекции  определяется произведением критериев (Gr·Pr). Физические свойства и критерий Pr воды и воздуха находятся из таблиц 8.2 и 8.3 по средней температуре стенки и среды. За определяющий размер принимаются диаметры труб.

Задача № 8.5

Гладкая плита шириной b = 1 м и длиной l= 1,2 м обдувается воздухом со скоростью U = (2+1·n) м/с. Определить коэффициент теплоотдачи α и тепловую мощность от плиты к среде при:

а) t_ст = 60 ^оС,  t_ср =  20 ^оС;                           б) t_ст = 100 ^оС, t_ср = 30 ^оС

в) t_ст = 80 ^оС,  t_ср =  25 ^оС.

Рекомендации: рассчитывается критерий Re по зависимости (8.3), затем по зависимостям (8.10 или 8.11) находится критерий Nu, а затем по (8.6) определяется коэффициент теплопередачи  α и по зависимости (8.1) находится тепловая мощность. Физические свойства и критерий Pr воздуха выбираются по табл. 8.2 по средней температуре стенки и среды. За определяющий размер принимается размер стенки вдоль хода воздуха.

Задача № 8.6

Гладкая горизонтальная труба с диаметром d₁ = (10+5·n)  мм длиной l=2 м нагревается в воде при свободной конвекции. Определить потери тепловой мощности в воду при

а) t_ст = 60 ^оС,  t_ср =  20 ^оС;                           б) t_ст = 100 ^оС, t_ср = 30 ^оС;

в) t_ст = 80 ^оС,  t_ср =  25 ^оС.

Рекомендации: критерий Gr рассчитывается по (8.4), критерий Pr выбирается из табл. 8.3, рассчитывается их произведение (Gr·Pr). По зависимостям (8.7) определяется критерий Nu и по (8.6) – коэффициент теплоотдачи. По зависимости (8.1) находится тепловая мощность. Физические свойства воды определяются по табл. 8.3 по средней температуре стенки и среды. За определяющий размер принимается диаметр трубы.